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原位同步辐射谱学方法助力新型催化剂的结构探测
2019-02-01|文章来源:多学科中心 |【
 

  针对能源和环境相关的国家重大需求和科学前沿研究问题,近年来北京同步辐射装置(BSRF)X-射线谱学实验站致力于原位实验平台的发展,其中的时空分辨原位X-射线吸取光谱(XAS)技术和方法为一些原创性研究课题提供了重要的研究手段。

  1月31日,BSRF用户中国科学技术大学韦世强教授等课题组在 nature杂志发表了氢燃料电池的新型催化剂文章“Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferential oxidation of CO in H2”,研究人员利用原子层沉积技术,首次在SiO2担载的Pt金属纳米颗粒表面上精准构筑出单位点Fe1(OH)x物种,进而形成了一种新型的Fe1(OH)x-Pt单位点界面催化剂结构。在富氢氛围一氧化碳氧化反应中,他们利用该催化剂首次在-75 °C至110 °C的超宽温度区间,成功实现了100%选择性地一氧化碳完全去除,突破了现有的一氧化碳氧化反应中,催化剂工作温度高和温区窄的两大瓶颈限制,为解除氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机,延长电池寿命,拓宽电池使用温度环境以及其民用推广等方面扫清了重大障碍。

  该工作中,韦世强教授课题组利用BSRF原位X-射线谱学平台,发现Fe1(OH)x物种在催化反应气氛中的结构是Fe1(OH)3,Fe1原子与Pt纳米颗粒表面Pt原子形成Fe1-Pt的金属键,并且惊奇地发现该物种具有超高还原特性,在室温就实现氢气还原生成Pt-Fe1(OH)2,确定了在Pt颗粒表面上形成的Pt-Fe1(OH)3单位点界面是其催化活性中心,揭示了其催化反应机理。

  论文链接DOI:10.1038/s41586-018-0869-5

 


 
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